Báo cáo chuyên Đề học phần Đồ họa máy tính Đề t i vẽ tranh ô tô chạy

Đồ họa máy tính là một lĩnh vực của khoa học máy tính nghiên cứu về ở toán học, các thuật toán cũng như các kĩ thuật để cho phép tạo, hiển thị và điều khiển hình ảnh trên màn hình máy tí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ HỌC PHẦN

ĐỒ HỌA MÁY TÍNH

ĐỀ T I:

VẼ TRANH Ô TÔ CHẠY

: ĐỖ KHẮC TÚ : ĐỖ KIÊN QUYẾT

Hà Nội, tháng 5 năm 2023

PHIẾU CHẤM ĐIỂM

Sinh viên thực hiện:

Giảng viên chấm:

Giảng viên chấm 1:

Giảng viên chấm 2:

STT Họ Và Tên Nội Dung Thực Hiện Chữ Ký Điểm

1 Đỗ Khắc Tú

2 Đỗ Kiên Quyết

3 Nguyễn Hữu Quyền

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại ngày nay, cùng với sự bùng nổ của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 tập trung vào sự phát triển của công nghệ không thể không kể tới đồ họa máy tính

Đồ họa máy tính là phương pháp và công nghệ dùng trong việc chuyển đổi qua lại giữa dữ liệu và hình ảnh bằng máy tính Đồ họa máy tính là một lĩnh vực của khoa học máy tính nghiên cứu về ở toán học, các thuật toán cũng như các kĩ thuật để cho phép tạo, hiển thị và điều khiển hình ảnh trên màn hình máy tính

Đồ họa máy tính có liên quan ít nhiều đến một số lĩnh vực như đại số, hình

học giải tích, hình học họa hình, quang học, và kĩ thuật máy tính, đặc biệt là chế

tạo phần cứng (các loại màn hình, các thiết bị xuất, nhập, các vỉ mạch đồ họa ) Nhận thấy được đồ họa máy tính là công cụ không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực Vậy nên, qua quá trình học tập và nghiên cứu môn học “ Đồ họa máy tính ” cùng với sự chỉ dạy tận tình của thầy Ngô Ngọc Thành nhóm chúng em đã chọn đề tài “Vẽ tranh ô tô chạy sử dụng thư viện Graphics.h” làm đề tài nghiên cứu của mình

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo “Ngô Ngọc Thành ” và thầy cô giáo bộ môn khoa CNTT Trường Đại Học Điện Lực đã tận tình chỉ bảo hướng dẫn và giúp đỡ chúng em để hoàn thành tốt bài báo cáo của mình.Trong quá trình thực hiện có nhiều thiếu xót, khuyết điểm vì vậy mong thầy cô và các bạn cho ý kiến đóng góp để nhóm e hoàn thiện đề tài của mình hơn

MỤC LỤC

TRANG

LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 1

1.1 Lịch sử phát triển 1

1.2 Khái niệm đồ họa máy tính và các kỹ thuật đồ họa 2

1.2.1 Đồ họa máy tính là gì? 2

1.2.2 Các kỹ thuật đồ họa 3

1.2.2.1 Kỹ thuật đồ họa điểm 3

1.2.2.2 Kỹ thuật đồ họa Vector 3

1.3 Phân loại của đồ họa máy tính 4

1.3.1 Phân loại theo các lĩnh vực của đồ họa máy tính 4

1.3.2 Phân loại theo hệ tọa độ 5

CHƯƠNG 2: GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN 6

2.1 Phát biểu bài toán 6

2.2 Các bước thực hiện 6

2.3 Cài đặt thuật toán 6

KẾT LUẬN 9

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỒ HỌA MÁY TÍNH

1.1 Lịch sử phát triển

 Graphics những năm 1950-1960:

 Năm 1959 Thiết bị đồ hoạ đầu tiên là màn hình xuất hiện tại Đức

 Năm 1960 - SAGE (Semi-Automatic Ground Environment System) xuất hiện bút sáng thao tác với màn hình

 Năm 1960 William Fetter nhà khoa học người Mỹ, ông đang nghiên cứu xây dựng mô hình buồng lái máy bay cho hãng Boeing của Mỹ Ông đã dựa trên hình ảnh 3 chiều của mô hình ngườiphi công trong buồng lái của máy bay để xây dựng nên một mô hình tối ưu cho buồng lái máy bay Phương pháp này cho phép các nhà thiết kế quan sát một cách trực quan vị trí của người lái trong khoang Ông đặt tên cho phương pháp này là đồ hoạ máy tính (Computer Graphics)



 Màn hình là thiết bị thông dụng nhất trong hệ đồ hoạ, các thao tác của hầu hết các màn hình đều dựa trên thiết kế ống tia âm cực CRT (Cathode ray tube) Khi đó giá để làm tươi màn hình là rất cao, máy tính xử lý chậm, đắt và không chắc chắn (không đáng tin cậy)



 Graphics: 1960-1970

 Năm 1963 Ivan Sutherland (hội nghị Fall Joint Computer - lần đầu tiên

có khả năng tạo mới, hiển thị và thay đổi được thực hiện trong thời gian thực trên màn CRT)

 Hệ thống này được dùng để thiết kế mạch điện: CRT, LightPen (bút sáng), computer (chứa chương trình xử lý thông tin) Người sử dụng

có thể vẽ mạch điện trực tiếp lên màn hình thông qua bút sáng



 Graphics: 1970-1980

 Raster Graphics (đồ hoạ điểm) Bắt đầu chuẩn đồ hoạ ví dụ như: GKS(Graphics Kernel System): European effort (kết quả của châu âu), Becomes ISO 2D standard

 Computer Graphics: 1980-1990

 Mục đích đặc biệt về phần cứng, thiết bị hình học đồ hoạ Silicon Xuất hiện các chuẩn công nghiệp: PHIGS (Programmers Hierarchical Interactive Graphics Standard) xác định các phương pháp chuẩn cho các mô hình thời gian thực và lập trình hướng đối tượng

 Giao diện người máy Human-Computer Interface (HCI)



 Computer Graphics: 1990 – 2000

 OpenGL API (Application Program Interface – giao diện chương trình ứng dụng)

 Completely computer-sinh ra ngành điện ảnh phim truyện (Toy Story) rất thành công Các tiềm tàng phần cứng mới: Texture mapping (dán các ảnh của cảnh thật lên bề mặt của đối tượng),blending (trộn màu)

…



 Computer Graphics: 2000 - nay

 Ảnh hiện thực, các cạc đồ hoạ cho máy tính (Graphics cards for PCs), game boxes and game players

 Công nghiệp phim ảnh nhờ vào đồ hoạ máy tính (Computer graphics becoming routine in movie industry): Maya (thế giới vật chất tri giác được)…

1.2 Khái niệm đồ họa máy tính và các kỹ thuật đồ họa

1.2.1 Đồ họa máy tính là gì?

• Đồ họa máy tính là một ngành khoa học Tin học chuyên nghiên cứu về các phương pháp và kỹ thuật để có thể mô tả và thao tác trên các đối tượng của thế giới thực bằng máy tính

• Về bản chất: đó là một quá trình xây dựng và phát triển các công cụ trên cả hai lĩnh vực phần cứng và phần mềm hổ trợ cho các lập trình viên thiết kế các chương trình có khả năng đồ họa cao

• Với việc mô tả dữ liệu thông qua các hình ảnh và màu sắc đa dạng của

nó, các chương trình đồ họa thường thu hút người sử dụng bởi tính

thân thiện, dể dùng, kích thích khả năng sáng tạo và nâng cao năng suất làm việc

1.2.2 Các kỹ thuật đồ họa

1.2.2.1 Kỹ thuật đồ họa điểm

 Các mô hình, hình ảnh của các đối tượng được hiển thị thông qua từng pixel (từng mẫu rời rạc)

 Đặc điểm: Có thể thay đổi thuộc tính

o Xoá đi từng pixel của mô hình và hình ảnh các đối tượng

o Các mô hình hình ảnh được hiển thị như một lưới điểm (grid) các pixel rời rạc

o Từng pixel đều có vị trí xác định, được hiển thị với một giá trị rời rạc (số nguyên) các thông số hiển thị (màu sắc hoặc độ sáng)

o Tập hợp tất cả các pixel của grid cho chúng ta mô hình, hình ảnh đối tượng mà chúng ta muốn hiển thị

- Phương pháp để tạo ra các pixel:

• Phương pháp dùng phần mềm để vẽ trực tiếp từng pixel một

• Dựa trên các lý thuyết mô phỏng (lý thuyết Fractal, v.v) để xây dựng nên hình ảnh mô phỏng của sự vật

• Phương pháp rời rạc hoá (số hoá) hình ảnh thực của đối tượng

• Có thể sửa đổi (image editing) hoặc xử lý (image processing) mảng các pixel thu được theo những phương pháp khác nhau để thu được hình ảnh đặc trưng của đối tượng

1.2.2.2 Kỹ thuật đồ họa Vector

- Xây dựng mô hình hình học cho hình ảnh đối tượng, xác định các thuộc tính của mô hình hình học, sau đó dựa trên mô hình này để thực hiện quá trình tô trát đểhiển thị từng điểm của mô hình, hình ảnh của đối tượng

- Kỹ thuật này chỉ lưu trữ mô hình toán học của các thành phần trong mô hình hình học cùng với các thuộc tính tương ứng mà không cần lưu lại toàn bộ tất cả các pixel của hình ảnh đối tượng

- So sánh giữa Đồ họa điểm và Đồ họa Vector:

Đồ họa điểm Độ họa Vector

- Hình ảnh và mô hình của các

vật thể được biểu diễn bởi tập

hợp các điểm của lưới (grid)

- Thay đổi thuộc tính của các

pixel => thay đổi từng phần

và từng vùng của hình ảnh

- Coppy được các pixel từ một

hình ảnh này sang hình ảnh

khác

- Không thay đổi thuộc tính của từng điểm trực tiếp

- Xử lý với từng thành phần hình học cơ sở của nó và thực hiện quá trình tô trát và hiển thị lại

- Quan sát hình ảnh và mô hình của hình ảnh và sự vật ở nhiều góc độ khác nhau bằng cách thay đổi điểm nhìn và góc nhìn

1.3 Phân loại của đồ họa máy tính

1.3.1 Phân loại theo các lĩnh vực của đồ họa máy tính

Kỹ thuật đồ họa:

- Kiến tạo đồ họa gồm:

• Các hệ CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacture System): kỹ thuật đồ hoạ tập hợp các công cụ, các kỹ thuật trợ giúp cho thiết kế các chi tiết và các hệ thống khác nhau: hệ thống cơ, hệ thống điện, hệ thống điện tử…

• Đồ hoạ minh hoạ (Presentation Graphics): gồm các công cụ giúp hiển thị các số liệu thí nghiệm một cách trực quan, dựa trên các mẫu đồ thị hoặc các thuật toán có sẵn

• Đồ hoạ hoạt hình và nghệ thuật: bao gồm các công cụ giúp cho các hoạ

sĩ, các

• nhà thiết kế phim hoạt hình chuyên nghiệp làm các kỹ xảo hoạt hình,

vẽ tranh Ví dụ: phần mềm 3D Studio, 3D Animation, 3D Studio Max

- Xử lý đồ họa gồm:

• Kỹ thuật xử lý ảnh (Computer Imaging): sau quá trình xử lý ảnh cho ta ảnh số của đối tượng Trong quá trình xử lý ảnh sử dụng rất nhiều các

kỹ thuật phức tạp: kỹ thuật khôi phục ảnh, kỹ thuật làm nổi ảnh, kỹ thuật xác định biên ảnh

• Kỹ thuật nhận dạng (Pattern Recognition): từ những ảnh mẫu có sẵn ta phân loại theo cấu trúc, hoặc theo các tiêu trí được xác định từ trước và bằng các thuật toán chọn lọc để có thể phân tích hay tổng hợp ảnh đã cho thành một tập hợp các ảnh gốc, các ảnh gốc này được lưu trong một thư viện và căn cứ vào thư viện này ta xây dựng được các thuật giải phân tích và tổ hợp ảnh

• Kỹ thuật tổng hợp ảnh (Image Synthesis): là lĩnh vực xây dựng mô hình và hình ảnh của các vật thể dựa trên các đối tượng và mối quan hệ giữa chúng

1.3.2 Phân loại theo hệ tọa độ

- Kỹ thuật đồ họa:

• Kỹ thuật đồ họa 2 chiều: là kỹ thuật đồ hoạ máy tính sử dụng hệ toạ độ hai chiều (hệ toạ độ phẳng), sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật xử lý bản

đồ, đồ thị

• Kỹ thuật đồ họa 3 chiều: : là kỹ thuật đồ hoạ máy tính sử dụng hệ toạ

độ ba chiều, đòi hỏi rất nhiều tính toán và phức tạp hơn nhiều so với

kỹ thuật đồ hoạ hai chiều

CHƯƠNG 2: GIẢI QUYẾT B I TOÁN

2.1 Phát biểu bài toán

Sau khi tìm hiểu về thư viện Graphics.h nhóm chúng em đã quyết định thực hiện

vẽ một bức tranh 2D với đề tài ô tô chạy từ những kiến thức đã học

2.2 Các bước thực hiện

- Bước 1: Khai báo thư viện Graphics.h

- Bước 2: Khởi tạo của sổ có kích thước 720 x 500

- Bước 3: Khai báo các biến cần sử dụng

- Bước 4: Sử dụng vòng lặp for để thực hiện chuyển động của bức tranh.

- Bước 5: Gọi hàm closegraph(); để đóng cửa sổ đồ họa.

2.3 Cài đặt thuật toán

KẾT LUẬN

Đề tài của nhóm chúng em có phần nào đó giúp mọi người hiểu rõ hơn về thuật toán trong Đồ Họa Máy Tính và có thể ứng dụng trong học tập

Qua việc thực hiện đề tài: “Vẽ tranh ô tô chạy”, nhóm chúng em có thêm nhiều hiểu biết hơn về kiến thức Đồ Họa Máy Tính nói chung và Đồ Họa Máy Tính trên C++ nói riêng

Trong quá trình thực hiện đề tài, vì còn giới hạn về kiến thức nên một số hạn chế của nhóm chắc khắc phục được, và đề tài của nhóm khó có thể tránh khỏi thiếu sót Nhóm rất mong nhận được ý kiến đóng góp của tất cả mọi người

để đề tài của nhóm chúng em có thể hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Ngô Ngọc Thành đã tần tình chỉ bảo và giúp đỡ chúng em thực hiện đề tài này

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn!